6.2 ORGANISMOS EUCARIÓTICOS

6.2 ORGANISMOS EUCARIÓTICOS

Buena parte de las peculiaridades de la transcripción eucariótica se debe a que estas células producen más tipos de RNA que los procariotas, lo que lleva a una clara distinción entre los que es un transcritoprimario (o RNA precursor) y un transcrito maduro que será el RNA funcional. En los eucariotas, todos los transcritos primarios sufren algún tipo de maduración o procesamiento.

• Tipos de RNA

Además de los típicos y abundantes mRNA, rRNA y tRNA cuya función y definición es la misma que la deprocariotas, los eucariotas poseen:

hnRNA : es el precursor del mRNA. Su tamaño es muy heterogéneo (de 0,2 a 30 kb, aunque la mayoría entre 5 y 8 kb) y la vida media muy breve. En cuanto se sintetiza, se le unen proteínas, formando el hnRNP. Más del 70% del hnRNA se degrada en el núcleo sin conseguir madurar correctamente.

Pre-rRNA : es el precursor de los rRNA (el más abundante en las células) y se localiza en el núcleo. La mitad del que se sintetiza se degrada en el núcleo sin llegar a formar un rRNA maduro.

pre-tRNA : es el precursor de los tRNA (12 al 15% del RNA celular). Es muy poco abundante.

snRNA : se trata de RNA nucleares pequeños y monocatenarios que miden de 50 a 300 nt. Tienen sus propios promotores. Uno de ellos (el snRNA 7SL) se ha descubierto que se encuentra finalmente en el retículo endoplásmico para el transporte de proteínas, por lo que se le denomina frecuentemente

scRNA.

snoRNA : RNA nucleolares pequeños y monocatenarios que se obtienen por el ayuste de los intrones,aunque algunos tienen sus propios promotores. Actúan asociados a proteínas, formando las snoRNP .Éstas sirven para ayudar a procesar el pre-rRNA 45S, guiar sus modificaciones covalentes (por ejemplo, metilación de la ribosa en los rRNA o la formación de seudouridinas), y madurar los tRNA. También se suele considerar que este tipo de RNA es el que hace de plantilla para los telómeros. Muchos de los snRNA y snoRNA se están encontrando en lo que antes se denominaba DNA chatarra obasura (  junk  DNA). Por ejemplo, el gen UHG  de mamíferos que codifica los snoRNA U22 y U25 a U31 en sus intrones, mientras que su mRNA maduro no codifica nada, degradándose rápidamente en la célula.

miRNA : es el microRNA, pequeñas moléculas de RNA monocatenarios que regulan la transcripción de determinados mRNA mediante ribointerferencia, o se unen al 3'UTR de un mRNA y bloquean su traducción. Se transcriben a partir de su propio promotor. Forman parte de este tipo de RNAlos stRNA ( small temporal RNA ) y su precursor, el shRNA ( small hairpin RNA ).

siRNA : son los RNA interferentes pequeños que se obtienen por la degradación de dsRNA en fragmentos de 21 a 25 nt y que permiten degradar los mRNA complementarios a ellos. Estos siRNA surgen del corte endonucleolítico de los RNA aberrantes celulares.

• Diferencias entre la transcripción procariótica y eucariótica

1.- Los eucariotas producen más tipos de transcritos distintos. Más del 1,5% del RNA transcrito corresponde a RNA no codificantes (ncRNA); la mayoría son miRNA y snoRNA. Existen además otros largos que parecen mRNA, pero que están regulados e intervienen en numerosos procesos básicos y del desarrollo. Entre ellos también están los transcritos de función desconocida , que son cada vez más y se están descubriendo gracias a las técnicas de secuenciación masiva.

2.- Todos los transcritos eucariotas han de madurarse en el núcleo, aunque algunas etapas pueden ocurrir en el citosol.

3.- En los eucariotas, la transcripción y la traducción no están acopladas, y se producen en compartimentos diferentes. Esto implica una regulación distinta para cada proceso.

4.- Las secuencias 5’ y 3’ no traducidas de los mRNA son mucho más largas que las que se encuentran en los procariotas.

5.- Los genes eucariotas son monocistrónicos.

6.- En los eucariotas hay 3 polimerasas nucleares distintas, y también una característica de mitocondrias y una quinta para los cloroplastos.

7.- Las polimerasas eucariotas necesitan muchos factores de transcripción para funcionar. La mayoría son activadores.

8.- Gracias a los estudios de genómica y transcriptómica, cada vez se están encontrando mástranscritos de función desconocida (TUF: transcripts of unknown function ).

9.- Se puede conseguir silenciar completamente un gen en un eucariota.

10.- La transcripción eucariótica es muy específica y regulada, lo que les confiere una expresión muy controlada, compleja y precisa. La pérdida de esta regulación provoca Enfermedades como el cáncer: se ha visto que suelen contener transcritos específicos, la mayoría procedentes de fusiones génicas o de ayustes aberrantes, además de las archiconocidas deleciones génicas.

• RNA-polimerasas eucarióticas

Las tres RNA-polimerasas eucarióticas codificadas en el núcleo se numeran I, II y III en función del orden en el que el huyen cuando se cromatografía un extracto nuclear en columna de intercambio iónico al ir aumentando la fuerza iónica del tampón de elución. Las tres se transcriben desde distintos genes, se localizan en diferentes compartimentos, son susceptibles a distintos inhibidores, tienen un tamaño entorno a 600 kDa y están compuestas por dos subunidades grandes no idénticas que se denominan, como en procariotas, núcleo polimerasa o polimerasa central

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1.- La subunidad mayor (Rpb1) pesa entre 180 y 210 kDa. Su secuencia es homóloga a la Subunidad ß’ de E. coli. Es la que interacciona directamente con el DNA. Es la que interacciona directamente con el DNA y contiene el dominio CTD de la RNA-pol II.

2.- La subunidad menor (Rpb2) pesa entre 130 y 150 kDa y es homóloga a la subunidad ß dela de E. coli. En ella reside la actividad catalítica del complejo.

3.- El heterodímero Rpb3/Rpb11 es homóloga a la subunidad α de la bacteriana.

La RNA-polimerasa I se localiza en el nucléolo por ser donde se transcriben activamente los rRNA. Es muy abundante y es la más activa. La cromatina que transcribe está totalmente desprovista de nucleosomas para permitir la transcripción rápida y continua de estos genes.

La RNA-polimerasa II transcribe todos los genes que se traducen y los snRNA de tipo U (menos el U6que lo hace la RNA-polimerasa III), por lo que se considera la más representativa y es a la que se suele aludir cuando no se especifica el tipo de polimerasa. Es menos activa que la RNA-polimerasa I porque debe eliminar los nucleosomas a su paso.

 

En la imagen de la derecha puedes analizar en más detalle la estructura de la RNA-polimerasa II de levaduras. El centro activo lo puedes localizar en el centro de la proteína gracias a la presencia del átomo de Mg. Cada subunidad está representada de un color diferente. En torno al Mg contactan las dos subunidades mayores (Rbp1 y Rbp2). Las subunidades Rpb1, Rpb5 y Rpb9 forman un par de mandíbulas que sujetan el DNA, mientras que Rbp1, Prb2 y Pbp6 forman una pinza que sujeta el DNA cerca del sitiocatalítico. Esta doble sujección del DNA es lo que le da su gran posesividad

La RNA-polimerasa III es la más compleja y menos abundante, y transcribe todo tipo de RNA pequeños.

Las RNA-polimerasas de los orgánulos son un único polipéptido codificado por un gen nuclear. Tienen clarahomología con las polimerasas fágicas (la de mitocondria) o decianobacterias (la cloroplastídica). Como estos genomas son más pequeños, se dedican a transcribir pocos genes y el control de la transcripción es mucho más simple, cuando existe.

El el caso de la mitocondria de los humanos, la RNA-polimerasa mitocondrial necesita la presencia del factor de transcripción mtTFA para iniciar la transcripción. La transcripción de la hebra pesada (H) se inicia en dos promotores distintos (P H1 y P H2 ) muy cercanos uno del otro sobre la región no codificante del cromosoma mitocondrial humano. En la misma región se localiza el promotor que transcribe la cadena ligera (PL ) del genoma mitocondrial.